Додаток в

Розрахунок радіаційного рекуператора

Вихідні данні:

Температура повітря на вході в рекуператор t_пов.п = 20°C

Температура повітря на виході із рекуператора t_пов.к = 80°C

Температура дима на вході в рекуператор t_д.п = 750°C

Витрати повітря V_пов = 11,28 м³/с

Витрати диму V_д = 12,24 м³/с

Швидкість повітря W_пов = 16 м/с

Швидкість диму W_д = 4 м/с

Склад продуктів горіння:

CO₂ = 8,14 %, H₂O = 16,22 %, N₂ = 72,7 %, O₂ = 2,94 %

Товщина стінки рекуператора _ст = 6 мм

Степінь чорноти стінки рекуператора _ст = 0,8

Втрати тепла в рекуператорі Q_вит = 15%

2.2.1 Розрахунок

Використовуючи i – t діаграми для газів, які наведені в [1, с. 14-15], знаходимо ентальпію повітря на вході і виході із рекуператора:

при t_пов.п = 20°C i_пов.п = 25,963 кДж/м³, при t_пов.к = 80°C i_пов.к = 129,4 кДж/м³;

ентальпія диму при вході в рекуператор t_д.п = 750°C i_д.п = 1136,25 кДж/м³.

Із теплового балансу знаходимо ентальпію диму на виході із рекуператора

кДж/м³

Цій ентальпії відповідає температура диму t_дк = 675 °C

Знаходимо середню різність температур диму та повітря в пекуператорі

°C

°C

°C

Визначаємо поперечні параметри рекуператора

Площа перерізу каналу для проходу диму:

м²

Діаметр димового каналу:

м

Площа перерізу каналу для проходу повітря:

м²

Внутрішній діаметр кільцевого повітряного каналу:

м

Зовнішній діаметр кільцевого повітряного каналу:

м²

Ширина щілини для проходу повітря:

м

Розраховуємо коефіцієнт тепловіддачі конвекцією на повітряній стороні:

Середня температура повітря в рекуператорі:

°С

Дійсна середня швидкість повітря в рекуператорі:

м/с

Периметр повітряного кільця:

м

Приведений діаметр повітряного кільця:

м

Коефіцієнт тепловіддачі розраховуємо по емпіричній формулі [1, с. 163]

Вт/(м²К)

Розраховуємо коефіцієнт тепловіддачі на димовій стороні, який представляє суму конвекційного та променевого коефіцієнтів тепловіддачі.

Середня температура диму в рекуператорі:

°С

Дійсна середня швидкість диму в рекуператорі:

м/с

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією розраховуємо по емпіричній формулі [1, с. 163]:

Вт/(м²К)

Для розрахунку променевого коефіцієнта тепловіддачі знаходимо степінь чорноти диму:

Ефективна довжина променя в димовому каналі:

м

Добуток парціальних тисків, газів що випромінюють на ефективну довжину променя:

кН/м

кН/м

За графіками [1, с. 156-157] знаходимо степені чорноти СО₂ та Н₂О при температурі диму на вході в рекуператор:

Степінь чорноти диму на виході із рекуператора:

Температура стінки рекуператора приблизно дорівнює:

°C

Ефективна степінь чорноти стінки розраховується за формулою:

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням на вході диму в рекуператор:

Вт/(м2К)

Аналогічно визначаємо променевий коефіцієнт тепловіддачі на виході диму із рекуператора:

По графікам [1, с. 156-157] знаходимо степені чорноти СО₂ та Н₂О при температурі диму t_дк = 675°C на виході із рекуператора

Степінь чорноти диму на вході в рекуператор буде дорівнювати:

Температура стінки рекуператора:

°C

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням на виході диму із рекуператора:

Вт/(м²К)

Знаходимо середній коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням в рекуператорі:

Вт/(м²К)

Сумарний коефіцієнт тепловіддачі в рекуператорі на димовій стороні:

Вт/(м²К)

Розраховуємо коефіцієнт теплопередачі в рекуператорі:

Вт/(м²К)

Тепловий потік, який передається від диму до повітря:

Вт

Знаходимо поверхню нагріву:

м²

Висота рекуператора:

м

Рис. 2.4 – Графік залежності температури повітря від температури диму

Температура стінки низу рекуператора:

°C

Температура стінки низу рекуператора:

°C

Розрахунок аеродинамічних втрат за димовим трактом:

Густина продуктів згоряння за нормальних умов:

кг/м3

Втрати на тертя:

Па

Геометричні втрати:

кг/м3

Па

Загальні втрати:

Па

Розрахунок аеродинамічних втрат за повітряним трактом:

Динамічний тиск при за нормальних умов:

Па

Втрати на вході в рекуператор при повороті потоку на 90⁰:

Па

Втрати на тертя в кільцевому каналі:

Па

Геометричні втрати:

кг/м3

Па

Втрати на виході із рекуператора при повороті потоку на 90⁰:

Па

Загальні втрати:

Па